Presentación de ICA-Procobre, Sep. 2016: Sistemas de puesta a tierra en centros de datos.

1. Ing. Alberto Braulio Alzate Duque
Ingeniero Electricista
Universidad Nacional de Colombia
SEGELECTRICA SA DE CV
SISTEMAS DE PUESTA A
TIERRA PARA CENTROS DE
DATOS

2. International Copper Association – ICA
ICA - Procobre México
• Organización líder en la Promoción del Cobre a nivel mundial
• La Red ICA lleva funcionando más de 90 años
• 50 años integrando actividades a nivel mundial
• 43 empresas miembros de nivel global
• Empresas mineras de cobre que representan 60% de la
producción mundial
• 11 de los fabricantes que utilizan el cobre y sus aleaciones más
grandes del mundo
• La Red ICA abarca casi 500 socios a nivel global

3. ICA – International Copper Association
31 Oficinas en 29 países en 5 continentes
Con sede en Nueva York y oficinas regionales:
• Bélgica
• Chile
• China
Procobre Brasil
Procobre Chile
Procobre México
Procobre Perú
ICA América Latina oficinas:

4. International Copper Association - Procobre
 Principales Iniciativas
 Energía Sustentable (Eficiencia Energética y Energías Renovables)
 Construcción
 Salud, Ambiente y Desarrollo Sustentable
 Desarrollo Tecnológico y Transferencia
 Funciones de Apoyo
 Comunicaciones
 Inteligencia de Mercado, Datos y Cuantificación
 Apoyo Técnico y de Mercado
 Financiamiento (Estrategia de Ingresos)
 Administración

5. 5
Aviso Importante
Este informe, estudio y/ su presentación fue contratado por Procobre Centro Mexicano de Promoción del cobre A.C.
para su realización y presentación al Ing. Alberto Braulio Alzate Duque, SEGELECTRICA SA DE CV y se ha procurado
el mejor apego a obtener la información precisa y confiable posible. Sin embargo existe la posibilidad de que no sea
precisa o aplicable en todos los casos por lo que se reserva a la revisión en cada caso de los temas expuestos.
Contenido
1. Introducción
2. Definiciones
3. Ejercicios.

6. Normas de aplicación
• NFPA 70 - NEC 2011- NOM-001-SEDE-2005
• ANSI-J-STD-607-B (Conexiones a tierra)
• IEEE 1100 de 2005 (libro esmeralda)
• IEEE 142 de 2007 (libro verde)
• IEEE 80 de 2000 (subestaciones)
• IEEE 446 (libro naranja)
• IEEE 241 (libro gris)
• NFPA 780 (Protección contra rayos)

7. ASPECTOS IMPORTANTES A
CONSIDERAR
• Selección de los niveles de tensión a utilizar.
• Ubicación optima de la unión entre el conductor
puesto a tierra y tierra.
• Fuentes de alimentación.
• Sistemas de conducción.
• Calidad de la energía.
• Configuración de puesta a tierra aislada.
• Selección de dispositivos de protección.
• Monitoreo del sistema eléctrico

8. PLANIFICACIÓN
1. UBICACIÓN DE LAS ACOMETIDAS DE
SERVICIO.
Todas las entradas de servicios públicos (es
decir, de alimentación de CA, compañía de
teléfonos, cables de RF, el suministro de
agua, suministro de gas, etc.) a la las
instalaciones deben estar ubicadas en la
misma área general de la instalación y debe
estar ubicado lo más cerca como sea posible.
Ventana Única de Ingreso.9:24:14 a. m.

9. 2.UBICACIÓN DEL PUENTE DE UNIÓN PRINCIPAL
ENTRE NEUTRO Y TIERRA EN EL SISTEMA DE
CORRIENTE ALTERNA.
El rendimiento del equipo y la susceptibilidad de
un sitio de comunicaciones a los daños que
pueden generar los rayos son afectada por la
ubicación del “Neutral-Ground Bond”.
9:24:14 a. m.

10. 3. PLANOS DE DISEÑO
deben incluirse pero no limitarse a lo siguiente:
• Layout del sitio y sus alrededores
• Ubicación de la carretera de acceso.
• Ubicación de los servicios existentes.
• Los perfiles de carretera (requerimientos de
corte y relleno ).
• Verdadero Norte / Sur y Este / Oeste de la
construcción para ubicar la central y orientar la
torre.
9:24:14 a. m.

11. • Ubicación de los puntos de anclaje
• Layout de los requerimientos de las bases o
cimientos.
• Elevación general de las áreas compuestas
y accesos.
• Plan de control de sedimentos para prevenir la
erosión del suelo.
• Diseño detallado de la Conexión a tierra, que
muestra todos los requisitos
exteriores típicos de conexión a tierra incluidas
las mediciones de resistividad.
9:24:14 a. m.

12. • Layout en detalle del sistema de alcantarilla, que
incluya lo siguiente:
• Equipo y especificaciones del shelter en detalle.
• Detalles de instalación, que incluya lo siguiente:
… Diagrama unifilar de los servicios,
mostrando los detalles de instalación del servicio
eléctrico.
• Detalles de instalación de línea telefónica, si se
requiere
9:24:14 a. m.

13. 4. REPLANTEO Y CONSIDERACIONES EN EL SITIO.
5. VIABILIZACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN.
6. VISITAS A SITIO.
7. CONSIDERACIONES DE ZONA, SERVIDUMBRE,
PERMISOS, REGLAMENTACIONES.
8. PROTECCIÓN CONTRA FUEGO.
9:24:14 a. m.

14. A fin de facilitar un único punto de conexión a
tierra, es preferible que el servicio
eléctrico ingrese al edificio por la misma
pared y cerca del punto de entrada de las líneas
de transmisión de los equipos exteriores
La separación adecuada entre los conductores
de servicio generales y las líneas eléctricas será
mínimo de 0,6 m.
RESPECTO AL SERVICIO ELÉCTRICO
9:24:14 a. m.

15. Es necesario coordinar con otros servicios
públicos, tales como circuito cerrado de
televisión(CCTV) y compañía de teléfonos.
Es indispensable hacer un análisis del suelo que
incluya una medición de la resistividad aparente
del terreno, el pH y la concentración de sales
disueltas como base para el diseño del sistema
de puesta a tierra, (TIA/EIA-222-F-R2003).
9:24:14 a. m.

16. LINEAS METÁLICAS
• Siempre que sea posible deben evitarse las
líneas metálicas ya que
proporcionan un camino conductor
de energía eléctrica a la instalación y en su
reemplazo debe preferirse el uso de cable de
fibra óptica.
SPI
9:24:14 a. m.

17. Selección de niveles de tensión
• El nivel de tensión debe ser el mayor posible a
fin de disminuir las pérdidas por calor en los
circuitos alimentadores, con las ventajas
adicionales de menor impedancia y por lo
tanto mejor regulación por distorsiones
armónicas y mejor desempeño ante disturbios
en sitio y a menor costo.
• Mayor eficiencia

18. IEEE 1100 sección 3.3.1
En general, existen tres requisitos para puesta a
tierra:
• Proporcionar un camino de baja
impedancia para el retorno de las corrientes de
falla, de modo que permita la operación de los
dispositivos de sobre-corriente rápidamente.
• El mantenimiento de una baja diferencia de
potencial entre las partes metálicas
expuestas para evitar riesgos al personal.
• Control de sobretensión

19. IEEE 142 Sección 1.3
• El control de la tensión con respecto a
tierra, dentro de límites predecibles.
• Proporcionar un flujo de corriente que va
a permitir la detección de una indeseada
conexión entre los conductores del sistema
y de tierra y tal detección puede entonces
iniciar el funcionamiento de dispositivos
automáticos para eliminar la fuente de
tensión de estos conductores.

20. NFPA 70 Artículo 250.4
• Limitar las tensiones generadas por los rayos, líneas de
alimentación o contacto accidental con líneas de mayor
tensión.
• Estabilizar la tensión a tierra en condiciones de operación
normal.
• Limitar las tensiones entre las envolventes (elementos
metálicos no portadores de corriente en condiciones
normales de operación) y los elementos portadores de
corriente del equipo eléctrico.
• Proveer un camino efectivo a la corriente de falla.

21. TODAS COINCIDEN
• Para ayudar a limitar la tensión causada por el
contacto accidental de los conductores de
alimentación de CA con conductores de
mayor tensión.
• Para ayudar a disipar sobretensiones eléctricas y
fallas, para reducir al mínimo las posibilidades de
daño por diferencias de potencial a tierra.
• para ayudar a limitar las tesiones provocadas por
un rayo.9:24:14 a. m.

22. • Para ayudar a mantener una baja diferencia de
potencial entre los objetos metálicos expuestos.
• Para estabilizar la tensión a tierra del sistema
eléctrico bajo condiciones normales de
operación.
• Contribuir a la operación del equipo confiable.
• Proporcionar una señal de referencia común.
9:24:14 a. m.

23. 1. Seguridad de las personas.
2. Protección de la instalación.
3. CEM
Objetivos de un SPT

24. Errores en el cableado del conductor neutro y de
su unión con el sistema de puesta a tierra
causaban tensiones que se podían percibir en el
enlace entre el equipo sensible y los periféricos
o bien en los diferentes puntos de una misma
instalación a la cual se le alimentaba con
suministro eléctrico y con algún tipo de señal
con referencia a tierra.
A esto se le sumó el ruido
El origen del problema

25. El origen del problema

26. El NEC reconoce la sensibilidad
El NEC reconoce que existen equipos sensibles a
corrientes circulando por el sistema de puesta a
tierra y se permite entonces que los EGC de
estos equipos tengan aislamiento.
Esta medida reduce sustancialmente el ruido

27. La alimentación eléctrica puede o no ser del
mismo sistema eléctrico que alimenta el equipo
electrónico principal.
Luego se hizo necesario tienen equipos periféricos electrónicos o terminales
remotos, situados lejos de la ubicación del equipo electrónico principal.
El personal encargado del sistema electrónico resuelve no tener nada mas
que ver con estos sistemas de puesta a tierra.

28. Sistema de potencia
• System Grounding: La conexión a
tierra de alguna parte del sistema de
suministro de energía eléctrica, por lo
general el neutro.
• Equipment Grounding: La conexión a tierra de
todos los equipos metálicos y carcasas o
marcos, a través de la unión de todos los
componentes y su conexión a tierra.

29. Equipos electrónicos
• Signal common grounding or dc signal
common: Es el punto de referencia para la
señal de datos debido a su susceptibilidad a
las variaciones de tensión
• DC power supply reference ground bus: Es el
punto de referencia para los diferentes niveles
de tensión en dc.

30. Equipos electrónicos
• Equipment ground bus: Esta es la caja
metálica, o marco del equipo electrónico
que puede incluir el chasis de los
elementos de equipo electrónico, así como
como el armario. Algunos fabricantes de
equipos electrónicos se refieren a esto como
el safety ground bus.

31. Otros términos
• ac safety (mains) grounds,
• computer reference ground,
• dc signal common,
• Earth common,
• dc ground bus,
• dc master ground point
• power supply common ground point

32. Dónde poner a tierra…?
• En la fuente de alimentación
• En el panel principal
• En el secundario de un sistema derivado
separado.
Pueden existir combinaciones de estos tres puntos pero en cualquier caso se deben
cumplir las premisas de seguridad y 0A en condiciones de operación normal.

33. Los fabricantes toman decisiones

34. Propuesta de los fabricantes
• Conectar los equipos electrónicos a un
electrodo de puesta a tierra diferente al del
sistema de potencia
Esta “solución” enmascara u oculta el problema
adicionándole una resistencia más al circuito”

35. Sin embargo…
• Incluso con 1 m de separación existen
diferencias de potencial entre dos electrodos y
este puede ser acoplado a cualquier equipo
electrónico, pero a simple vista el sistema
mejoraba…

36. El problema !!!!
• Mientras el problema del ruido fue eliminado
por la práctica de “tierra aislada”, un
número de incidentes catastróficos se
encontraron y el análisis de estos indicó que la
separación fue el motivo de tensiones muy
grandes que se inducen en
componentes de equipos electrónicos en
condiciones de tormenta.

37. El problema evidente
• Diferencias de potencial ante descargas
eléctricas atmosféricas.
El problema no tan evidente
• Acoplamientos capacitivos entre los equipos y
el edificio.
• Inducción por nubes cargadas (aún sin caer
rayos).

41. Análisis de incidentes catastróficos
concluyentes
¡ Grave error en la comprensión de la
funcionalidad de los conductores de neutro y
tierra por parte de los fabricantes, ha llevado a
especificar instalaciones que incumplen el NEC !
(5.5.3.1 IEEE 142 de 2007)

42. La solución real
• Para eliminar las violaciones al NEC originadas
por las múltiples conexiones a tierra, se
desarrolló y se recomienda el sistema de puesta
a tierra de un solo punto, en el que todas los
componentes del equipo electrónico se conectan
en un solo punto con el sistema de potencia y los
equipos periféricos deben estar preferiblemente
conectados a través de fibra óptica o redes
inalámbricas.

43. Instalación típica para equipo
electrónico
Cuando se pasa de un edificio a otro es necesario utilizar DPS en ambos extremos.

44. Único punto de conexión

45. La evolución

46. Diferentes puntos de vista
Seguridad CEM

47. Metodología, no receta
La sensibilidad de los equipos electrónicos ha
sido un tema de amplia discusión a nivel técnico
y los esfuerzos por solucionar los problemas que
aparecen como parte de esta sensibilidad deben
enfocarse en 3 aspectos.
1. Restringir o eliminar las perturbaciones
2. Hacer inmune el receptor
3. Intervenir el medio de acople

48. Avances reales
Hacer inmune el receptor
Transmisión de señales a través de medios
balanceados que restan al par la perturbación
en el sistema de puesta a tierra.

49. Avances reales
Hacer inmune el receptor
Diseño de equipos robustos con características
específicas enfocadas a soportar las
perturbaciones

50. Avances reales
Intervenir el medio de acople
Mejoras en las prácticas de instalación.
• Trenzado de circuitos eléctricos.
• Transformadores de aislamiento
• Procesos sistemáticos de diseño Vs improvisación, tanto
para el sistema eléctrico como el arquitectónico.
• Reducir longitud de circuitos en los que puede
presentarse acoples.
• Percibir la instalación de forma integral y no AISLADA

51. ¡GRACIAS!
Webinar presentado por:
Ing. Alberto Braulio Alzate Duque
Ingeniero Electricista
Coordinador de ingeniería
braulioalzate@gmail.com
braulio.alzate@segelectricamexico.com
(+52) 55 3898 2766
• www.procobre.org
• Marycarmen Ruiz
• mcruiz@procobre.mx
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